Ε νότητα 1 ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ. Ενδεικτική διδακτική προσέγγιση ΓΕΝΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ

Transcript

1 Ενδεικτική διδακτική προσέγγιση Ε νότητα 1 ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ ΓΕΝΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ 30 Στο τέλος της διδασκαλίας της ενότητας αυτής ο μαθητής θα πρέπει να έχει: Διαπιστώσει ότι τα χημικά στοιχεία που συμμετέχουν στη δομή των βιολογικών μορίων συγκαταλέγονται α- νάμεσα στα στοιχεία πυ συνθέτουν το φλοιό της Γης. Συσχετίσει τις ιδιότητες αυτών των στοιχείων - και τη δυνατότητα που έχουν να συνδέονται και να αλληλεπιδρούν - με τις ιδιότητες των μορίων στα οποία συμμετέχουν. Τη δυνατότητα να αιτιολογεί τον κεντρικό ρόλο του νερού στο φαινόμενο της ζωής. Τη δυνατότητα να αναφέρει τις σπουδαιότερες ομάδες βιολογικών μακρομορίων (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, υδατάνθρακες και λιπίδια) και τους δομικούς λίθους από τους οποίους αυτά αποτελούνται. Διακρίνει ομοιότητες στον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται τα διάφορα είδη μακρομορίων. Διαπιστώσει ότι οι δομές και οι λειτουργίες που σχετίζονται με τις εκδηλώσεις της ζωής δεν είναι παρά προεκτάσεις της δομής των ιδιοτήτων και των αλληλεπιδράσεων των μακρομορίων που συναντάμε ένα ζωντανό κύτταρο.

2 1.2 ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ: ΔΙΑΔΕΔΟΜΕΝΕ!, ΠΟΛΥΠΛΟΚΕ! ΚΑΙ ΕΥΘΡΑΓΓΕ! Διδακτικοί στόχοι Στο τέλος της διδασκαλίας της υποενότητας αυτής ο μαθητής θα πρέπει: Να αναγνωρίζει το είδος των μονομερών των πρωτεϊνών και να περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο αυτά συνδέονται, ώστε να αποτελέσουν πολυπεπτιδικές α- λυσίδες. Να συσχετίζει την «προσωπικότητα» κάθε πρωτεΐνης με τη συγκεκριμένη αλληλουχία των αμινοξέων, τα οποία δομούν την πολυπεπτιδική αλυσίδα. Να αναγνωρίζει ότι κάθε συγκεκριμένη αλληλουχία αμινοξέων προσδιορίζει μια συγκεκριμένη στερεοδιάταξη, που με τη σειρά της προσδιορίζει έναν καθορισμένο βιολογικό ρόλο για την πρωτεΐνη. Να κατατάσσει τις πρωτεΐνες με βάση τη λειτουργία τους και να αναγνωρίζει ό- τι αυτές είναι τα μακρομόρια χάρη στα οποία επιτελείται ένα πλήθος από διαφορετικές κυπαρικές λειτουργίες. Περιεχόμενο Πρωτείνες: Διαδεδομένες, πολύπλοκες και εύθραυστες Αμινοξέα, οι δομικοί λίθοι Οργάνωση των πρωτεϊνικών μορίων Η δομή των πρωτεϊνικών μορίων καθορίζει τη λειτουργία τους Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια να πετύχετε τους διδακτικούς σας στόχους: 1. Μπορείτε να ξεκινήσετε τη διδασκαλία των πρωτεϊνών, ζητώντας από τους μαθητές σας να σας αναφέρουν πρωτεΐνες τις οποίες γνωρίζουν και να προσδιορίσουν, με βάση την προηγούμενη γνώση τους, το βιολογικό ρόλο τους. Μπορείτε να τους κατευθύνετε, ώστε να αναζητήσουν προϊόντα που διαφημίζονται για

3 το περιεχόμενο τους σε πρωτεΐνη (π.χ. κρέμες καλλυντικών που περιέχουν κολλαγόνο) ή φαρμακευτικά προϊόντα (π.χ. ινσουλίνη). Συζητήστε μαζί τους σύντομα που συναντώνται οι πρωτεΐνες που ανέφεραν, τι ρόλο επιτελούν και κάνετε αναφορά σε πρωτεΐνες που ίσως τους είναι άγνωστες (π.χ. ακτίνη, μυοσίνη, α- ντισώματα κ.ά.). 2. Αφού έχετε εξετάσει ένα μικρό αλλά ποικίλο δείγμα πρωτεϊνών, παρουσιάστε το δομικό τους λίθο, τα αμινοξέα. Προβάλλοντάς τους μάλιστα ένα πίνακα με τα 20 διαφορετικά αμινοξέα, μπορείτε να τους οδηγήσετε να ανακαλύψουν ότι ό- λα τους διαθέτουν μια τουλάχιστον καρβοξυλομάδα και μια τουλάχιστον αμινομάδα, αλλά καθένα έχει μια χαρακτηριστική, γι' αυτό, πλευρική ομάδα R. Στη συνέχεια συζητήστε τον τρόπο σύνδεσης των αμινοξέων μεταξύ τους (πεπτιδικό δεσμό), προσπαθώντας να τους βοηθήσετε να κατανοήσουν ότι είναι ανυδριτικός και ότι στην πεπτιδική αλυσίδα το 1ο αμινοξύ έχει ελεύθερη αμινομάδα, ενώ το τελευταίο έχει ελεύθερη καρβοξυλομάδα. 3. Μπορείτε να τους ζητήσετε να γράψουν όσες περισσότερες λέξεις μπορούν χρησιμοποιώντας τα γράμματα α, ν, ε. Αφού συνθέσουν λέξεις, όπως: νέα, αν, εάν, ένα, εννέα, Αννα κ.ά., ρωτήστε τους τι είναι αυτό που διαφοροποιεί τις λέξεις αυτές μεταξύ τους. Όταν οδηγηθούν στην απάντηση ότι είναι το είδος και η καθορισμένη σειρά των γραμμάτων που τις συνθέτουν, και η διαφορετική κάθε φορά σημασία τους, εξηγήστε ότι με παρόμοιο τρόπο τα 20 διαφορετικά αμινοξέα μπορούν να συνθέσουν ένα ποικίλο αριθμό διαφορετικών πρωτεϊνών. 4. Παρουσιάστε στους μαθητές σας τα διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνών και εξηγήστε τους τον τρόπο με τον οποίο η στερεοδιάταξη της πρωτεΐνης τελικά καθορίζεται από την πρωτοταγή δομή της. Παράλληλα βοηθήστε τους να διακρίνουν τη διαφορά ανάμεσα στους όρους πολυπεπτίδιο και πρωτεΐνη, δείχνοντας ότι μερικές πρωτεΐνες αποτελούνται από περισσότερες της μίας πολυπεπτιδικές αλυσίδες. 5. Κάντε μια πολύ σύντομη αναφορά στα ένζυμα ως πρωτεΐνες που έχουν την ικανότητα να επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις που γίνονται μέσα στο κύπαρο. αλλά και έξω από αυτό, στον οργανισμό (π.χ. στομάχι), και παρουσιάστε με κατάλληλα σχήματα τη στερεοδιάταξη μερικών ενζύμων και μερικών υποστρωμάτων. 6. Ζητήστε από τους μαθητές σας να διακρίνουν με ποιό υπόστρωμα συνδέεται κάθε ένζυμο και στη συνέχεια τους ρωτάτε από τι εξαρτάται η ικανότητα κάθε ενζύμου να επιταχύνει μια συγκεκριμένη χημική αντίδραση. Αφού απαντήσουν

4 ότι η μορφή τους είναι αυτή που προσδιορίζει την ικανότητα τους να συνδέονται με το ένα ή με το άλλο υπόστρωμα, μπορείτε να επανέλθετε ρωτώντας τους από τι εξαρτάται η μορφή τους. Έτσι θα βοηθήσετε τους μαθητές να κατανοήσουν και να αιτιολογήσουν τη λογική σειρά: Πρωτοταταγής δομή» στερεοδιάταξη * βιολογικός ρόλος 7. Παρουσιάστε στην τάξη τον πίνακα του σχολικού βιβλίου στον οποίο αναφέρεται η κατάταξη των πρωτεϊνών. Στη συνέχεια προκαλέστε μια συζήτηση η οποία θα αποσκοπεί στο να καταδειχτεί ότι οι πρωτεΐνες είναι τα πολυδιάστατα στη χρήση τους μοριακά εργαλεία των κυττάρων. 33

5 1.2 ΝΟΥΚΛΕΙΚΑ ΟΞΕΑ: ΝΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΓΓΕΛΙΑΦΟΡΟΙ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Διδακτικοί στόχοι Στο τέλος της διδασκαλίας της υποενότητας αυτής ο μαθητής θα πρέπει: Να αναγνωρίζει τα νουκλεοτίδια ως τους δομικούς λίθους των νουκλεϊκών οξέων και να περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο συνδέονται μεταξύ τους, ώστε να συνθέτουν πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες. Να διακρίνει τα νουκλεοτίδια σε δεσοξυριβονουκλεοτίδια και σε ριβονουκλεοτίδια, με βάση το είδος της πεντόζης και των αζωτούχων βάσεων που διαθέτουν. Να συσχετίζει την «προσωπικότητα» κάθε νουκλεοτιδίου την ιδιαίτερη αζωτούχα βάση που διαθέτει. Να αναγνωρίζει ότι υπάρχει μια απεριόριστη ποικιλία αλληλουχιών νουκλεοτιδίων σε μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα και ότι κάθε μιά από αυτές συνιστά ένα ιδιαίτερο γενετικό μήνυμα. Να περιγράφει τη δομή του DNA και να συσχετίζει τη συμπληρωματικότητα των αζωτούχων βάσεων με τη δομή και τη λειτουργικότητα του μορίου. Να περιγράφει τη δομή του RNA, τα είδη του και να αναγνωρίζει τη βιολογική σημασία καθενός. Να μπορεί να διακρίνει τα δύο είδη νουκλεϊκών οξέων, σε σχέση με τη σύστασή τους, τη δομή τους, τη λειτουργία τους και τις περιοχές του κυπάρου στις οποίες εντοπίζονται. 34

6 Περιεχόμενο Νουκλεϊκά οξέα: νήματα και αγγελιαφόροι της ζωής Νουλεοτίδια: οι δομικοί λίθοι Δομή και βιολογικός ρόλος ίου DNA Δομή και βιολογικός ρόλος του RNA Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια να πετύχετε τους διδακτικούς σας στόχους: 1. Μπορείτε να ξεκινήσετε τη διδασκαλία των νουκλεϊνικών οξέων ζητώντας από τους μαθητές σας να αναφέρουν από τι, κατά τη γνώμη τους, εξαρτώνται μερικά γνωρίσματα ή λειτουργίες του οργανισμού τους, όπως για παράδειγμα, η ρύθμιση του σακχάρου του αίματος, ή ικανότητα του οργανισμού να αναγνωρίζει και να εξουδετερώνει καθετί ξένο (π.χ. παθογόνο μικροοργανισμό) που μπαίνει στο σώμα του, το χρώμα του δέρματος, των μαλλιών ή των ματιών τους κ.ά. (Αν έχουν ενημερωθεί για τον πίνακα με τα είδη των πρωτεϊνών, μπορούν να βοηθηθούν στην απά\πησή τους). 2. Αφού απαντήσουν ότι η ύπαρξη ινσουλίνης και αντισωμάτων είναι υπεύθυνη για τις αντίστοιχες λειτουργίες κτλ., επανέλθετε ρωτώντας τους από τι εξαρτάται η ικανότητα του οργανισμού να φέρει σε πέρας αυτές τις λειτουργίες. 3. Μετά την αναμενόμενη απάντησή τους, ότι δηλαδή η λειτουργία μιας πρωτεΐνης καθορίζεται από τη στερεοδιάταξή της, που με τη σειρά της καθορίζεται από την πρωτοταγή της δομή, θέστε το ερώτημα: και την πρωτοταγή δομή της πρωτεΐνης ποιος την καθορίζει; 4. Μπορείτε λοιπόν να αρχίσετε εισάγοντας την έννοια του γενετικού υλικού, της «μυστηριώδους» δηλαδή ουσίας που καθορίζει τις ιδιότητες και τις λειτουργίες των κυπάρων και κατ' επέκταση των οργανισμών. 5. Ρωτήστε τους ποιες ιδιότητες πρέπει, κατά τη γνώμη τους, να έχει μια τέτοια ουσία. Βοηθήστε τους με κατάλληλα ερωτήματα (π.χ.: είναι δυνατόν η ουσία αυτή να είναι ασταθής; Είναι δυνατόν να μη μεταβιβάζεται από γενιά σε γενιά;) να ανακαλύψουν ότι μια τέτοια ουσία πρέπει: α. να λειτουργεί ως φορέας πληροφοριών, β. να είναι σταθερή,

7 γ, να αντιγράφεται με ακρίβεια, ώστε οι πληροφορίες της να μεταβιβάζονται αναλλοίωτες από γενιά σε γενιά. Σημειώστε στον πίνακα αυτές τις ιδιότητες. 6. Προχωρήστε στην παρουσίαση των νουκλεϊνικών οξέων ως των μορίων τα ο- ποία, καθορίζοντας το είδος των πρωτεϊνών που παράγει ένα κύτταρο, καθορίζουν και το σύνολο των χαρακτηριστικών του. 7. Παρουσιάστε τους τα νουκλεοτίδια και διακρίνετε τα δεσοξυριβονουκλεοτίδια α- πό τα ριβονουκλεοτίδια. Δώστε έμφαση στο ότι αυτό που διαφοροποιεί κάθε νουκλεοτίδιο των νουκλεϊνικών οξέων από ένα άλλο είναι η αζωτούχα βάση του. Μπορείτε επίσης να τους αναφέρετε ότι τα νουκλεοτίδια δεν είναι υποχρεωτικά μονοφωσφορικά, είναι και τριφωσφορικά. Επισημάνετε όμως ότι ως συστατικά των νουκλεϊνικών οξέων είναι μονοφωσφορικά. 8. Όταν διδάσκετε πώς δημιουργείται μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα (γενικά, όχι υποχρεωτικά δεσοξυριβονουκλεοτιδική, ή ριβονουκλεοτιδική), αναφέρετε α- πλώς ότι ο φωσφοδιεστερικός δεσμός είναι και αυτός, όπως όλοι οι δεσμοί που συνδέουν μονομερή για το σχηματισμό πολυμερών, ανυδριτικός. 9. Αφού έχετε δείξει στους μαθητές σας από τι αποτελείται μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, εξηγήστε τους ότι, όπως και στην περίπτωση των πολυπεπτιδικών αλυσίδων, υπάρχει πληροφοριακότητα. Κάθε αλληλουχία αζωτούχων βάσεων είναι μοναδική και αντιστοιχεί σε μια ιδιαίτερη πληροφορία. 10. Παρουσιάστε τους το μοντέλο της δίκλωνης έλικας και συζητήστε μαζί τους για το γεγονός ότι η ανακάλυψή της είναι ένας θρίαμβος της επιστημονικής γνώσης, που άνοιξε τον δρόμο για τα σύγχρονα επιτεύγματα και τις εφαρμογές της επιστήμης της Βιολογίας. 11. Εξηγήστε τους ότι η συμπληρωματικότητα, δηλαδή το στερεοχημικό ταίριασμα ζευγών αζωτούχων βάσεων, μεταξύ των οποίων αναπτύσσονται δεσμοί υ- δρογόνου, έχει μεγάλη σημασία στη λειτουργία του μορίου. Χάρη σ' αυτήν η δίκλωνη έλικα σταθεροποιείται στο χώρο, αλλά και καθίστανται δυνατές λειτουργίες όπως η αντιγραφή και η μεταγραφή, τις οποίες οι μαθητές θα γνωρίσουν αργότερα. 12. Ρωτήστε αν μπορούν, τώρα που γνωρίζουν το μοντέλο της δίκλωνης έλικας και τα χαρακτηριστικά του, να απαντήσουν στο ερώτημα: είναι το DNA κατάλληλο για γενετικό υλικό, ικανοποιεί δηλαδή τις ιδιότητες που σημειώθηκαν πρωτύτερα στον πίνακα; (Η πληροφοριακότητά του και η σταθερότητά του εύ- 36

8 κολα αποδεικνύονται από την ποικιλία της διαδοχής των αζωτούχων βάσεων στους δύο κλώνους και από τους δεσμούς υδρογόνου που το σταθεροποιούν). Σε ό,τι αφορά όμως τη δυνατότητα της ακριβούς αντιγραφής του, μπο- ' ρείτε να περιοριστείτε λέγοντάς τους ότι κάθε κλώνος χρησιμεύει -με βάση την αρχή της συμπληρωματικότητας- για την δημιουργία ενός θυγατρικου και ότι έτσι κάθε μόριο DNA αυτοαντιγράφεται σε δύο πανομοιότυπα με αυτό μόρια. 13. Παρουσιάστε στους μαθητές τη δομή του RNA, τα είδη και τη βιολογική λειτουργία τους. Ζητήστε τους να διακρίνουν τα δύο είδη νουκλεϊνικών οξέων σε σχέση με τη σύστασή τους, τη δομή τους, τη θέση τους στο κύτταρο και το βιολογικό τους ρόλο. 37

9 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ Ανίχνευση αμύλου, λίπους και πρωτεΐνης. Κατασκευή μακρομορίων με μοριακά μοντέλα ή με άλλα απλά υλικά. Παρατήρηση της μετουσίωσης των πρωτεϊνών. 38

10 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ.-ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ ΤΟΥ ΜΑΘΗΤΗ 1. Τοποθετείστε στο διάγραμμα που ακολουθεί, τους όρους: σύνθεση, υδρόλυση, μακρομόριο, μονομερή. Ερμηνεύστε το διάγραμμα. Η -Q- ΟΗ Η -0- ΟΗ Η-0-ΟΗ Η-0-ΟΗ Η,Ο Η -DDDD-oh α = μονομερή, β = υδρόλυση, γ = μακρομόριο, δ = σύνθεση Τα μονομερή συνδέονται μεταξύ τους με ένα χημικό μηχανισμό, που λέγεται συμπύκνωση. Κατά τη συμπύκνωση το ένα μονομερές χάνει ένα άτομο υδρογόνου (Η), ενώ το άλλο μια υδροξυλομάδα (ΟΗ). Αφαιρείται δηλαδή τελικά ένα μόριο νερού. Στην υδρόλυση του μακρομορίου συμμετέχει το νερό. 2. Σημειώστε την ένδειξη Σ ή Λ δίπλα σε κάθε πρόταση, ανάλογα εάν το νόημά της είναι αντίστοιχα σωστό ή λάθος. α) Το μόριο του RNA διαφέρει από το μόριο του DNA, γιατί το RNA είναι κατά βάση μονόκλωνο. β) Το μόριο του DNA περιέχει την αζωτούχο βάση ουρακίλη (U). γ) Το μόριο του DNA περιέχει την πεντόζη ριβόζη. δ) Το μόριο του DNA αποτελείται από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες που σχηματίζουν διπλή έλικα. ε) Το μόριο του RNA περιέχει την αζωτούχο βάση θυμίνη (Τ). στ) Τα μονομερή των πρωτεϊνών είναι τα νουκλεϊκά οξέα. θ) Μία από τις ιδιότητες του DNA είναι να μεταφέρει τις γενετικές πληροφορίες αλλοιωμένες και τροποποιημένες στις δύο επόμενες γενιές, α)(σ), β)(α), γ)(λ), δ)(σ), ε)(λ), στ)(α), ζ)(λ). 3. Σημειώστε την ένδειξη Σ ή Λ δίπλα σε κάθε πρόταση, ανάλογα εάν το νόημά της είναι αντίστοιχα σωστό ή λάθος. α) To DNA είναι πρωτείνη. β) Τα νουκλεοτίδια είναι τα μονομερή των πρωτεϊνών. γ) Η δομή των πρωτεϊνικών μορίων καθορίζει τη λειτουργία τους.

11 δ) Το μονομερές των πρωτεϊνών είναι ένα σάκχαρο. ε) Κάθε αμινοξύ περιέχει στο μόριό του ένα σταθερό τμήμα που ονομάζεται πλευρική ομάδα. στ) Η έκθεση της πρωτείνης σε ακραίες τιμές ΡΗ ονομάζεται μετουσίωση, ζ) Η κατάταξη των πρωτεϊνών σε δομικές και λειτουργικές γίνεται με κριτήριο τη δομή τους. η) Οι υδατάνθρακες διακρίνονται μόνο σε μονοσακχαρίτες και δισακχαρίτες. θ) Οι δισακχαρίτες προκύπτουν από την συνένωση δύο νουκλεοτιδίων της α- δενίνης. ι) Οι πολυσακχαρίτες προκύπτουν από την συνένωση πολλών αμινοξέων. α)(λ), β)(λ), γ)(σ), δ)(λ), ε)(λ), στ)(σ), ζ)(λ), η)(λ), θ)(λ), ι)(λ). 40. Συμπληρώστε τα κενά ώστε οι προτάσεις να αποδίδουν το σωστό νόημα. Αν μία πρωτείνη αποτελείται μόνο από μια, το τελικό στάδιο της διαμόρφωσής της μπορεί να είναι μέχρι και η τριτοταγής δομή. Τα φωσφολιπίδια εμφανίζουν ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό σε σχέση με το νερό. Η κεφαλή του μορίου τους είναι, ενώ αντίθετα η ουρά του μορίου τους είναι Τα στεροειδή ανήκουν στην ευρύτερη κατηγορία μακρομορίων των Η χοληστερίνη αποτελεί συστατικό των των Οι κύριοι πολυσακχαρίτες είναι η, το, και το Οι μονοσακχαρίτες διακρίνονται σε, και Η μαλτόζη προκύπτει από τη διάσπαση του με τη διαδικασία της Η λακτόζη είναι το σάκχαρο του Τα μονομερή των διαφορετικών ειδών μακρομορίων συνδέονται μεταξύ τους με τον ίδιο πάντοτε βασικό μηχανισμό, που ονομάζεται Κατά τη διαδικασία αυτή το ένα μονομερές χάνει ένα, ενώ το άλλο Αν μεταξύ των μακρομορίων αναζητούσες το πιο διαδεδομένο και πολυδιάστατο στη μορφή και τη λειτουργία μόριο, αργά ή γρήγορα θα κατέληγες στις Οι δύο κλώνοι του DNA συγκρατούνται μεταξύ τους με Το μόριο του DNA φέρει τις Το σύνολο των μορίων του DNA ενός κυττάρου αποτελεί το To DNA του ευκαρυωτικού κυπάρου βρίσκεται κυρίως μέσα στο. Μικρό μέρος του υπάρχει στα μιτοχόνδρια και στους ηολυπεπτιδική αλυσίδα, υδρόφιλη, υδρόφοβη, λιπιδίων, μεμβρανών, ζωικών, κυττάρων, κυτταρίνη, άμυλο, γλυκογόνο, τριόζες, πεντόζες, εξόζες, αμύλου, πέ-

12 ψης, γάλακτος, συμπύκνωση, άτομο, υδρογόνου, γενετικές, πληροφορίες, γενετικό, υλικό, πυρήνα, χλωροπλάστες. 5. Περιγράψτε τα τέσσερα επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνών. Πρωτοταγής, δευτεροταγής, τριτοταγής και τεταρτοταγής δομή. Πα συμπλήρωση της απάντησης βλέπε την παράγραφο «Οργάνωση των πρωτεϊνικών μορίων», στο βιβλίο του μαθητή 6. Μια πρωτείνη χάνει την ενζυμική της δράση, μετά από θέρμανση στους 80 C. Πώς χαρακτηρίζεται το σχετικό φαινόμενο και πού οφείλεται. Χαρακτηρίζεται ως μετουσίωση και οφείλεται στην καταστροφή της τρισδιάστατης δομής του πρωτεϊνικού μορίου. Γ ια συμπλήρωση της απάντησης βλέπε την παράγραφο «Η δομή των πρωτεϊνικών μορίων καθορίζει τη λειτουργία τους». 7. To RNA διαφέρει από το DNA, γιατί το RNA: α. είναι μονόκλωνο β. περιέχει το σάκχαρο ριβόζη γ. έχει ουρακίλη δ. για όλα τα παραπάνω Επιλέξτε τη σωστή απάντηση. Η σωστή απάντηση είναι η δ. 8. Περιγράψτε τη δομή των νουκλεϊνικών οξέων (DNA, RNA). Αναφέρατε τις διαφορές των δύο μορίων σε ότι αφορά τη δομή, τη λειτουργία τους και τις περιοχές του κυπάρου όπου συναντώνται. Για την περιγραφή της δομής των νουκλεϊνικών οξέων βλέπε τις παραγράφους «Δομή και βιολογικός ρόλος του DNA» και «Δομή και βιολογικός ρόλος του RNA». Διαφορές στη δομή μεταξύ DNA και RNA. DNA 1. Τα νουκλεοτίδιά του περιέχουν δεσοξυριβόζη. 2. Αποτελείται από τις συμπληρωματικές βάσεις Α,ΓΓ και G/C. RNA 1. Τα νουκλεοτίδιά του περιέχουν ριβόζη. 2. Αντί της Τ περιέχει U. 3. Αποτελείται από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες, τους κλώνους, που σχηματίζουν δεξιόστροφη έλικα. 3. Είναι κατά βάση μονόκλωνο. Μερικές φορές αυτό το μονόκλωνο μόριο αναδιπλώνεται σε ορισμένα σημεία δημιουργώντας δίκλωνες περιοχές. 41

13 Διαφορές στη λειτουργία του DNA και του RNA. DNA 1. To DNA αποτελεί το γενετικό υλικό του κυττάρου και μεταφέρει τις γενετικές πληροφορίες. 2. Ελέγχει μέσω αυτών κάθε κυπαρική δραστηριότητα. 3. Μεταβιβάζει τις πληροφορίες α- ναλλοίωτες από γενιά σε γενιά. RNA 1. To RNA εμφανίζεται σε τεις διαφορετικούς τύπους: mrna, trna και rrna. Καθένας απ' αυτούς έχει ένα ιδιαίτερο βιολογικό ρόλο. (Για συμπλήρωση της απάντησης ο μαθητής να ανατρέξει στην αντίστοιχη παράγραφο του βιβλίου). 4. Επιτρέπει τη δημιουργία γενετικής ποικιλότητας. To DNA απαντάται στον πυρήνα, στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. To RNA απαντάται στον πυρήνα, και στο κυπαρόπλασμα είτε ως συστατικό των ριβοσωμάτων (rrna) είτε ελεύθερο (trna, mrna). Επίσης απαντάται στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. 9. Αναφέρατε τους κυριότερους πολυσακχαρίτες και τον βιολογικό ρόλο του καθενός. Ποιες διαφορές εμφανίζουν στη δομή τους; Οι τρεις κύριοι πολυσακχαρίτες είναι: το άμυλο, το γλυκογόνο και η κυπαρίνη. Ο βιολογικός τους ρόλος συνίσταται στο ότι: η κυτταρίνη είναι συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος στα φυτικά κύπαρα, το άμυλο αποταμιευτική ουσία στα φυτικά κύπαρα και το γλυκογόνο αποταμιευτική ουσία στα ζωϊκά κύπαρα και στα κύπαρα των μυκήτων. Κατά τη διάσπαση (υδρόλυση) του αμύλου και του γλυκογόνου αποδίδονται μόρια γλυκόζης. (Η απάντηση μπορεί να συμπληρωθεί από τις πληροφορίες που υπάρχουν στον πίνακα της αντίστοιχης παραγράφου.) Οι διαφορές που εμφανίζουν στη δομή τους είναι: το άμυλο σχηματίζει σπειροειδή αλυσίδα, το γλυκογόνο διακλαδισμένη, ενώ η κυπαρίνη ευθεία. 10. Η υπάλληλος του κυλικείου του σχολείου σας, σας προτείνει ένα επιδόρπιο, διαβεβαιώνπντάς σας, ότι δεν περιέχει υδατάνθρακες. Η ετικέτα του προϊόντος αναφέρει ότι περιέχει σακχαρόζη. Σας είπε την αλήθεια η υπάλληλος; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Η υπάλληλος του κυλικείου δεν λέει την αλήθεια, αφού η σακχαρόζη είναι έ- νας δισακχαρίτης και ως εκ τούτου ανήκει στους υδατάνθρακες. 42

14 11. Συμπληρώστε τον πίνακα που ακολουθεί: Μακρομόριο Μονομερές Λειτουργία DNA Δεσοξυριβονουκλεοτίδιο Στην αλληλουχία των βάσεων του κρύβεται ο γενετικός κώδικας Γλυκογόνο Γλυκόζη Αποθηκευτικός πολυσακχαρίτης στα ζωϊκά κύπαρα και τους μύκητες Ένζυμο Αμινοξύ Επιταχύνει τις βιοχημικές αντιδράσεις 12. Δικαιολογήστε γιατί είναι σημαντικός ο ρόλος της πλευρικής ομάδας (R) των αμινοξέων. Όταν η σειρά των αμινοξέων είναι διαφορετική, δημιουργούνται διαφορετικοί δεσμοί ανάμεσα στις πλευρικές ομάδες (R) των αμινοξέων στα διάφορα σημεία της πεπτιδικής αλυσίδας. Αυτό οδηγεί σε διαφορετική αναδίπλωση του μορίου επομένως σε διαφορετική τριτοταγή δομή. Η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης καθορίζει και τη λειτουργία της. 13. Αιτιολογήστε το γεγονός ότι το πλήθος των διαφορετικών πρωτεϊνών που υπάρχουν σε ένα κύτταρο, καθορίζει το πλήθος των διαφορετικών λειτουργιών και δομικών χαρακτηριστικών του. Με τον όρο διαφορετικές πρωτεΐνες εννοούμε εκείνες που έχουν διαφορετική πρωτοταγή δομή. Διαφορετική πρωτοταγής δομή σημαίνει και διαφορετική τριτοταγής δομή, άρα και διαφορετική λειτουργία. Για παράδειγμα, στο μυϊκό κύπαρο οι πρωτεΐνες ακτίνη και μυοσίνη συμβάλλουν στη μυϊκή συστολή, ταυτόχρονα στα οργανίδιά του υπάρχουν ένζυμα που εξυπηρετούν ενζυμικές αντιδράσεις. Κύπαρα που επιτελούν συγκεκριμένη λειτουργία περιέχουν συγκεκριμένη πρωτεΐνη, για να φέρουν σε πέρας τη λειτουργία αυτή, (για παράδειγμα τα ερυθρά αιμοσφαίρια περιέχουν αιμοσφαιρίνη.) 14. Μια πρωτείνη έχει μοριακό βάρος Αν η πρωτείνη αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, που είναι ανά δύο όμοιες, η μία από αυτές έχει μοριακό βάρος και το μέσο μοριακό βάρος των αμινοξέων είναι 100 να βρείτε τον αριθμό των αμινοξέων κάθε πολυπεπτιδικής α- λυσίδας. Το Μ.Β. των πολυπεπτιδικών αλυσίδων είναι: και 8.000; Επομένως η μία 43

15 έχει 90 αμινοξέα και η άλλη 80 αμινοξέα αντίστοιχα. Άρα ο αριθμός των αμινοξέων είναι 90x2+80x2=340. Σημείωση: Η άσκηση μπορεί να λυθεί και λαμβάνοντας υπόψη την αφαίρεση νερού κατά το σχηματισμό του πεπτιδικού δεσμού. 44

16 ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Η πρωτοταγής δομή ενός τριπεπτιδίου είναι Λ-Τ-Μ, ενώ κάποιου άλλου είναι Μ- Τ-Λ. (όπου: Λ=Λυσίνη, Τ=Τρυπτοφάνη, Μ=Μεθειονίνη). Τα δύο τριπεπτίδια είναι ίδια ή διαφορετικά; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 2. Μετά την προσθήκη κατάλληλων ενζύμων στο διάλυμα ενός εννεαπεπτιδίου, βρέθηκαν τα εξής τμήματα: Αλα-Λευ-Ασπ-Τυρ-Βαλ-Λευ, Τυρ-Βαλ-Λευ, Ασπ-Τυρ- Βαλ-Λευ, Ν-Γλυ-Προ-Αευ, και Ν-Γλυ-Προ-Λευ-Αλα-Λευ. Αν το Ν υποδηλώνει το άκρο των πεπτιδίων που είναι συνδεδεμένο με ελεύθερη αμινομάδα, να προσδιορίσετε τη πρωτοταγή δομή του εννεαπεπτιδίου. Ποιο αμινοξύ είναι συνδεδεμένο με ελεύθερη καρβοξυλομάδα; 3. Μιά πλήρης στροφή της έλικας του DNA, έχει μήκος 3,4 nm και περιέχει 10 ζευγάρια συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων. Αν ένα τμήμα DNA έχει μήκος nm και το 30% των βάσεων του είναι αδενίνες, να βρεθεί ο αριθμός κάθε είδους βάσεων και οι αριθμοί των φωσφοδιεστερικών δεσμών, και των δεσμών υδρογόνου του μορίου. 4. Ανάμεσα στις «παράξενες» ιδιότητες των ιών είναι και το ότι το γενετικό υλικό μερικών αντί για-dna είναι RNA, που μάλιστα μπορεί να είναι μονόκλωνο ή δίκλωνο. Στον πίνακα παρουσιάζεται ο αριθμός των αζωτούχων βάσεων που έχουν αποσπαστεί από το γενετικό υλικό τριών διαφορετικών ιών. Μπορείτε να διακρίνετε τι είδους γενετικό υλικό έχει ο καθένας τους; Δικαιολογήστε την απάντησή σας. Α ιός Β ιός Γ ιός Τ: 650 U: 830 U: 830 Α: 650 G: 715 G: 567 G:280 Α: 830 Α: 1080 C:280 0:715 C: Σε ένα μόριο DNA, στη μία από τις δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες του, παρατηρείται λόγος αθροίσματος των αζωτούχων βάσεων της Α + G - ο,8. C "ft Ποιά είναι η τιμή του ιδίου λόγου στην συμπληρωματική της αλυσίδα; 6. Ποια κατηγορία λιπιδίων συμμετέχει κυρίως στη δομή των μεμβρανών; Ποιο χαρακτηριστικό τους παίζει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της συγκεκριμένης δομής; 45